电子器件及其制造方法、以及网络系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子器件及其制造方法、以及网络系统。
【背景技术】
[0002] 将存在于人类的生活环境中的以热、振动、太阳光、以及电波等各种形式存在的微 弱的能量转换为电力并将该电力在传感器网络等中加以利用的能量采集技术备受瞩目。在 能量采集技术中，由于从如太阳光等那样不稳定的能量得到电力，所以优选将该电力蓄积 于二次电池来实现电力的稳定化。
[0003] 作为该二次电池，有代替电解液而利用固体电解质的全固体二次电池。全固体二 次电池通过使用半导体工艺技术而形成得极薄且小型。
[0004] 在传感器网络中，将上述的全固体二次电池和发电元件作为一个电子器件来使 用，并将由发电元件得到的电力蓄积于全固体二次电池。
[0005] 像这样具备全固体电池和发电元件的电子器件在小型化这方面存在改善的余地。
[0006] 专利文献1 :日本特开2008-103203号公报
[0007] 专利文献2 :日本特开平4-331425号公报
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于在电子器件及其制造方法、以及网络系统中实现电子器件的小 型化。
[0009] 根据以下公开的一观点，提供一种如下的电子器件，该电子器件具有：基板；第一 全固体二次电池，其被设置在上述基板上，具备第一电极层、固体电解质层、以及第二电极 层；第一晶体管，其具备第一源极漏极、与上述第二电极层电连接的第二源极漏极、以及第 一栅极电极；第一端子，其与上述第一电极层电连接；第二端子，其控制上述第一栅极电极 的电位；第三端子，其与上述第一源极漏极电连接；以及密封层，其覆盖上述第一全固体二 次电池和上述第一晶体管，上述第一端子、上述第二端子、以及上述第三端子在上述密封层 的上表面露出。
[0010] 另外，根据该公开的其它的观点，提供一种电子器件的制造方法，具有：在基板上 形成具有第一区域和第二区域的集电层的工序；在上述集电层的上述第一区域上形成第一 电极主体，由上述集电层和上述第一电极主体形成全固体二次电池的第一电极层的工序； 在上述第一电极层上形成上述全固体二次电池的固体电解质层的工序；在上述固体电解质 层上形成上述全固体二次电池的第二电极层的工序；形成覆盖上述全固体二次电池和上述 基板的绝缘膜的工序；在上述第二电极层上的上述绝缘膜上形成具有栅极主体和延长部的 栅极电极的工序；在上述栅极主体上形成栅极绝缘膜的工序；在上述栅极主体的一方的侧 方的上述绝缘膜上形成上述第二电极层露出的开口的工序；将在上述栅极主体的另一方 的侧方的上述绝缘膜上具有第一源极漏极、在上述开口内具有与上述第二电极层相接的第 二源极漏极、在上述栅极绝缘膜上具有沟道的半导体层形成在上述全固体二次电池上的工 序；在上述延长部、上述半导体层、以及上述绝缘膜上形成密封层的工序；通过将上述密封 层图案化来在上述第二区域的上述集电体层上形成第一孔、在上述栅极电极的上述延长部 上形成第二孔、在上述第一源极漏极上形成第三孔的工序；在上述第一孔、上述第二孔、以 及上述第三孔分别形成第一端子、第二端子、以及第三端子的工序。
[0011] 并且，根据该公开的另一其它的观点，提供一种电子器件的制造方法，具有：在基 板上形成具有第一区域和第二区域的集电层的工序；在上述集电层的上述第一区域上形成 第一电极主体，由上述集电层和上述第一电极主体形成全固体二次电池的第一电极层的工 序；在上述第一电极层上形成上述全固体二次电池的固体电解质层的工序；在上述固体电 解质层上形成上述全固体二次电池的第二电极层的工序；形成覆盖上述全固体二次电池和 上述基板的绝缘膜的工序；在上述第二区域的上述绝缘膜上形成栅极电极的栅极主体，在 上述第二区域的旁边的上述绝缘膜上形成上述栅极电极的延长部的工序；在上述栅极主体 上形成栅极绝缘膜的工序；在上述栅极主体的一方的侧方的上述绝缘膜上形成上述集电层 露出的开口的工序；将在上述栅极主体的一方的侧方的上述绝缘膜上具有第一源极漏极、 在上述开口内具有与上述第一电极层相接的第二源极漏极、在上述栅极绝缘膜上具有沟道 的半导体层形成于上述第二区域的工序；在上述延长部、上述半导体层、以及上述绝缘膜上 形成密封层的工序；通过将上述密封层图案化来在上述第二电极层上形成第一孔，在上述 栅极电极的上述延长部上形成第二孔，在上述第一源极漏极上形成第三孔的工序；在上述 第一孔、上述第二孔、以及上述第三孔分别形成第一端子、第二端子、以及第三端子的工序。
[0012] 另外，根据该公开的其它的观点，提供一种网络系统，该网络系统具有多个电子器 件，该电子器件具备：发电元件；全固体二次电池，其对由上述发电元件发出的电力进行蓄 电；发送电路，其通过上述全固体二次电池的电力驱动来发送放置上述发电元件的环境所 涉及的信息，多个上述电子器件分别具备：基板；设置在上述基板上，形成上述全固体二次 电池的第一电极层、固体电解质层、以及第二电极层；晶体管，其具备第一源极漏极、与上述 第二电极层电连接的第二源极漏极、以及第一栅极电极；第一端子，其与上述第一电极层电 连接；第二端子，其控制上述第一栅极电极的电位；第三端子，其与上述第一源极漏极电连 接；密封层，其覆盖上述全固体二次电池和上述晶体管；以及布线层，其形成在上述密封层 的上表面，与上述第一端子、上述第二端子、以及上述第三端子电连接。
[0013] 根据以下的公开，由于即使在密封层的上表面露出的第一至第三端子电短路，第 一晶体管也成为截止状态，所以不向全固体二次电池流入电流。因此，能够即使在密封层的 上表面形成布线层用的导电层，全固体二次电池也不过放电地，将经由该布线层与固体二 次电池电连接的电路元件与固体二次电池一起密封，能够实现电子器件的小型化。
【附图说明】
[0014] 图1是表示内置了全固体二次电池的电子器件的一个例子的剖视图。
[0015] 图2是全固体二次电池的剖视图。
[0016] 图3(a)~（c)是第一实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其一）。
[0017] 图4(a)、（b)是第一实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其二）。
[0018] 图5(a)、（b)是第一实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其三）。
[0019] 图6(a)、（b)是第一实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其四）。
[0020] 图7(a)、（b)是第一实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其五）。
[0021] 图8是第一实施方式所涉及的电子器件的制造中途的俯视图（其一）。
[0022] 图9是第一实施方式所涉及的电子器件的制造中途的俯视图（其二）。
[0023] 图10是第一实施方式所涉及的电子器件的制造中途的俯视图（其三）。
[0024] 图11是第一实施方式所涉及的电子器件的制造中途的俯视图（其四）。
[0025] 图12是第一实施方式所涉及的电子器件的制造中途的俯视图（其五）。
[0026] 图13是第一实施方式所涉及的电子器件的制造中途的俯视图（其六）。
[0027] 图14是第一实施方式所涉及的电子器件具备的蓄电部的等效电路图。
[0028] 图15(a)、（b)是第一实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其六）。
[0029] 图16(a)、（b)是第一实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其七）。
[0030] 图17(a)、（b)是第一实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其八）。
[0031] 图18(a)、（b)是第二实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其一）。
[0032] 图19(a)、（b)是第二实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其二）。
[0033] 图20(a)、（b)是第二实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其三）。
[0034] 图21 (a)、（b)是第二实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其四）。
[0035] 图22是第二实施方式所涉及的电子器件的制造中途的俯视图（其一）。
[0036] 图23是第二实施方式所涉及的电子器件的制造中途的俯视图（其二）。
[0037] 图24是第二实施方式所涉及的电子器件的制造中途的俯视图（其三）。
[0038] 图25是第二实施方式所涉及的电子器件具备的蓄电部的等效电路图。
[0039] 图26(a)、（b)是第三实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其一）。
[0040] 图27(a)、（b)是第三实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其二）。
[0041] 图28(a)、（b)是第三实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其三）。
[0042] 图29是第三实施方式所涉及的电子器件的制造中途的俯视图（其一）。
[0043] 图30是第三实施方式所涉及的电子器件的制造中途的俯视图（其二）。
[0044] 图31是第三实施方式所涉及的电子器件的制造中途的俯视图（其三）。
[0045] 图32是第三实施方式所涉及的电子器件的制造中途的俯视图（其四）。
[0046] 图33是第三实施方式所涉及的电子器件的制造中途的俯视图（其五）。
[0047] 图34是第三实施方式所涉及的电子器件具备的蓄电部的等效电路图。
[0048] 图35(a)、（b)是第四实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其一）。
[0049] 图36(a)、（b)是第四实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其二）。
[0050] 图37(a)、（b)是第四实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其三）。
[0051] 图38(a)、（b)是第四实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其四）。
[0052] 图39是第四实施方式所涉及的电子器件的制造中途的俯视图（其一）。
[0053] 图40是第四实施方式所涉及的电子器件的制造中途的俯视图（其二）。
[0054] 图41是第四实施方式所涉及的电子器件的制造中途的俯视图（其三）。
[0055] 图42是第四实施方式所涉及的电子器件具备的蓄电部的等效电路图。
[0056] 图43(a)、（b)是第五实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其一）。
[0057] 图44(a)、（b)是第五实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其二）。
[0058] 图45(a)、（b)是第五实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其三）。
[0059] 图46是第五实施方式所涉及的电子器件的制造中途的俯视图（其一）。
[0060] 图47是第五实施方式所涉及的电子器件的制造中途的俯视图（其二）。
[0061] 图48是第五实施方式所涉及的电子器件的制造中途的俯视图（其三）。
[0062] 图49是第五实施方式所涉及的电子器件的制造中途的俯视图（其四）。
[0063] 图50(a)、（b)是第六实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其一）。
[0064] 图51 (a)、（b)是第六实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其二）。
[0065] 图52是第六实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其三）。
[0066] 图53是第六实施方式所涉及的电子器件的制造中途的俯视图（其一）。
[0067] 图54是第六实施方式所涉及的电子器件的制造中途的俯视图（其二）。
[0068] 图55是第六实施方式所涉及的电子器件的制造中途的俯视图（其三）。
[0069] 图56(a)、（b)是第七实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其一）。
[0070] 图57是第七实施方式所涉及的电子器件的制造中途的剖视图（其二）。
[0071] 图58是第七实施方式所涉及的电子器件的剖视图。
[0072] 图59是第七实施方式所涉及的电子器件具备的蓄电部的等效电路图。
[0073] 图60是第八实施方式所涉及的电子器件的蓄电部的剖视图。
[0074] 图61是第八实施方式所涉及的电子器件的剖视图。
[0075] 图62是第八实施方式所涉及的电子器件具备的蓄电部的等效电路图。
[0076] 图63(a)是第九实施方式所涉及的电子器件的电路图，图63(b)是示意地表示开 始充电后的时间和各全固体二次电池的电压的关系的曲线图。
[0077] 图64(a)是第十实施方式所涉及的电子器件的电路图，图64(b)是示意地表示开 始充电后的时间和以串联的方式连接的全固体二次电池的全体的电压的关系的曲线图。
[0078] 图65是第^^一实施方式所涉及的网络系统的功能框图。
[0079] 图66是能够在第^^一实施方式中使用的第二子机的功能框图。
[0080] 图67 (a)、（b)是表不第^ 实施方式中的第一子机和第二子机的敷设例的不意 图（其一）。
[0081] 图68是表不第^ 实施方式中的第一子机和第二子机的敷设例的不意图（其 二）。
【具体实施方式】
[0082] 在本实施方式的说明前，对本申请发明人进行的研究结果进行说明。
[0083] 如上述那样，由于全固体二次电池能够使用半导体工艺技术来制造，所以认为有 用于电子器件的小型化。
[0084] 图1是表示内置了全固体二次电池的电子器件的一个例子的剖视图。
[0085] 该电子器件1是通过利用自然能量等发出的微弱的电力来进行驱动的器件，具有 全固体二次电池2和发电元件3。
[0086] 全固体二次电池2是具备正极2a和负极2b的锂离子电池。另一方面，发电元件 3是热电转换元件。在该发电元件3设置有被赋予温度差的第一电极4和第二电极5,在它 们之间交替地布置有η型半导体6和p型半导体7。
[0087] 若在第一电极4和第二电极5之间赋予温度差，则在这些电极4、5之间产生电动 势。该电动势经由与第一电极4连接的导体芯棒8被引出至第一电极4侧。
[0088] 在该例子中，通过利用密封层10覆盖全固体二次电池2和发电元件3,来防止全固 体二次电池2和发电元件3因水分等劣化。
[0089] 在该密封层10的上表面IOa设置有上述的正极2a、负极2b、第二电极5、以及与导 体芯棒8连接的布线层9。布线层9例如能够通过在密封层10的上表面IOa的整个面形成 铜电镀膜并将该铜电镀膜图案化来形成。并且，通过发电元件3得到的电力经由该布线层 9被充电至全固体二次电池2。
[0090] 这里，全固体二次电池2即使未被从外部充电，也在电子器件1的制造中途产生一 定程度的电动势。因此，若为了形成布线层9而在上表面IOa的整个面形成铜电镀膜等导 电膜，则正极2a和负极2b经由该导电膜短路，所以全固体二次电池2进行放电。
[0091] 然而，若像这样，全固体二次电池2在电子器件1的制造中途进行放电，则全固体 二次电池2的寿命显著劣化。
[0092] 参照图2对该问题进行说明。
[0093] 图2是全固体二次电池2的剖视图。
[0094] 如图2所示那样，全固体二次电池2具有硅基板等基板11，在其上按如下顺序层叠 有正极集电层12、正极主体13、固体电解质层14、负极主体15、以及负极集电层16。
[0095] 如上述那样，全固体二次电池2是锂离子电池，正极主体13的材料是LiCoO2，固体 电解质层14的材料是LiPON，负极主体15的材料是In-Li。
[0096] 另外，作为正极集电层12、负极集电层16的材料使用铜。
[0097] 这里，计算如上述那样在正极2a和负极2b短路时流向全固体二次电池2的电流。 以下，考虑为了通过电解铜电镀形成上述的布线层9,作为铜电镀膜的籽晶层通过溅射法形 成厚度为20nm的镍膜9a，且正极2a和负极2b通过该镍膜9a短路的情况。
[0098] 在该情况下，镍膜9a的膜片电阻r大约为100 Ω □。在正极2a和负极2b的间隔 L为8. 2mm、正极2a和负极2b的各自的宽度W为2. 5mm时，各极2a、2b间的镍膜9a的电阻 值大约为 328Ω ( = rXL/W)。
[0099] 全固体二次电池2的内部电阻为290 Ω，若设定在全固体二次电池2为满充电状态 下其端子电压为4. IV，则向全固体二次电池2流入6. 7mA( = 4. ?ν/290Ω)的电流。若为该 电流，则大约持续2分钟超过电池容量lOOuAh，成为过放电的状态。
[0100] 若在全固体二次电池2中产生过放电，则正极主体13的LiCoO2的晶体破损、从负 极集电体层16向固体电